(57)【要約】【課題】簡便且つ正確に神経筋疾患患者の部位特異的な骨格筋量の減少の程度を評価することができる筋機能評価方法を提供する。【解決手段】患者の体重を測定する(Ｓ３)。一対の電流印加電極と一対の電圧測定電極とから成るインピーダンス測定電極を身体表面に接触させて身体のインピーダンスを計測する。具体的には、測定部位に接触させた電極に低周波数(例えば５ｋＨｚ)の交流電流を印加してインピーダンスを測定する(Ｓ４)。前記電極に高周波数(例えば２５０ｋＨｚ)の交流電流を印加してインピーダンスを測定する(Ｓ５)。インピーダンス比Ｚ２５０／Ｚ５を算出する(Ｓ６)。算出したインピーダンス比から筋肉量を算出する(Ｓ７)。インピーダンス比、体重、筋肉量から筋機能を評価する(Ｓ８)。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低周波数における身体のインピーダンスを第１インピーダンス、高周波数における身体のインピーダンスを第２インピーダンスとし、前記第１インピーダンスと前記第２インピーダンスとの比をインピーダンス比としたとき、神経筋疾患患者における、前記インピーダンス比と筋機能評価との関係を示すデータに基づいて神経筋疾患患者の筋機能を評価する筋機能評価方法であって、
神経筋疾患患者の身体表面に接触される一対の電流印加電極と一対の電圧測定電極とから成るインピーダンス測定電極に低周波数の交流電流を印加し、前記第１インピーダンスを測定する工程と、
前記インピーダンス測定電極に所定の高周波数の交流電流を印加し、第２インピーダンスを測定する工程と、
測定した前記第１インピーダンスと測定した前記第２インピーダンスとに基づいて前記インピーダンス比を算出する工程と、
算出した前記インピーダンス比と前記データとに基づいて筋機能評価を得る工程とを備える、
ことを特徴とする筋機能評価方法。
【請求項２】
前記筋機能評価は、前記評価値と身体の機能を所定の基準によって評価して得られた機能評価尺度であることを特徴とする請求項１に記載の筋機能評価方法。
【請求項３】
前記筋機能評価は、生体の指標で正規化した筋機能の程度を示す評価値として与えられ、
前記データは、神経筋疾患患者における、前記生体の指標と、前記インピーダンス比と、前記評価値との関係を示すものであり、
神経筋疾患患者の生体に指標を測定する工程を更に備え、
筋機能評価を得る工程は、算出した前記インピーダンス比と、測定された生体の指標と、前記データとに基づいて神経筋疾患患者の評価値を得る、
ことを特徴とする請求項１に記載の筋機能評価方法。
【請求項４】
生体の指標に対応づけられた健常者の評価値を用いて神経筋疾患患者の筋機能を評価する請求項３に記載の筋機能評価方法であって、
前記筋機能評価を得る工程で得られた評価値と、測定された生体の指標と対応する健常者の評価値との差分である乖離距離を算出する工程とを備える、
ことを特徴とする筋機能評価方法。
【請求項５】
前記筋機能評価は、前記評価値と身体の機能を所定の基準によって評価して得られた機能評価尺度とを含み、
前記データは、神経筋疾患患者における、前記生体の指標と、前記インピーダンス比と、前記評価値との関係を示す第１データと、神経筋疾患患者における、前記インピーダンス比と機能評価尺度との関係を示す第２データと、前記機能評価尺度の各段階における神経筋疾患患者の前記評価値の中心値との関係を示す第３データとを含み、
筋機能評価を得る工程は、
算出した前記インピーダンス比と、測定された生体の指標と、前記第１データとに基づいて神経筋疾患患者の評価値を得る第１工程と、
算出した前記インピーダンス比と前記第２データとに基づいて神経筋疾患患者の機能評価尺度を得る第２工程と、
前記第２工程で得られた機能評価尺度と前記第３データとに基づいて、当該神経筋疾患患者の属する記機能評価尺度の段階における前記評価値の中心値を得る第３工程とを備え、
前記第１工程で得られた神経筋疾患患者の評価値と、前記第３工程で得られた前記評価値の中心値との差分である乖離距離を算出する工程を更に備える、
請求項３に記載の筋機能評価方法。
【請求項６】
前記生体の指標は、体重及び身長の少なくとも一方であることを特徴とする請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載の筋機能評価方法。
【請求項７】
一対の電流印加電極と、一対の電圧測定電極とから成り、神経筋疾患患者の身体表面に接触可能なインピーダンス測定電極と、
前記インピーダンス測定電極に交流電流を印加する交流電流印加部と、
前記交流電流印加部により印加される交流電流の周波数として、低周波数と高周波数とを設定する周波数設定部と、
前記低周波数の交流電流の印加時における第１インピーダンス及び高周波数の交流電流の印加時における第２インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記第１インピーダンスと前記第２インピーダンスとの比であるインピーダンス比を算出する演算部と、
神経筋疾患患者における、前記インピーダンス比と筋機能評価との関係を示すデータを記憶した記憶部と、
算出した前記インピーダンス比と前記データに基づいて前記筋機能評価を得る評価部とを備える、
ことを特徴とする筋機能評価装置。
【請求項８】
前記筋機能評価は、前記評価値と身体の機能を所定の基準によって評価して得られた機能評価尺度であることを特徴とする請求項７に記載の筋機能評価装置。
【請求項９】
前記筋機能評価は、生体の指標で正規化した筋機能の程度を示す評価値として与えられ、
前記データは、神経筋疾患患者における、前記生体の指標と、前記インピーダンス比と、前記評価値との関係を示すものであり、
神経筋疾患患者の生体の指標を測定する測定部を更に備え、
前記評価部は、算出した前記インピーダンス比と、測定された生体の指標と、前記データとに基づいて神経筋疾患患者の評価値を得る、
ことを特徴とする請求項７に記載の筋機能評価装置。
【請求項１０】
前記周波数設定部は、前記低周波数として複数の周波数を設定し、前記高周波数として複数の周波数を設定し、
前記インピーダンス測定部は、複数の低周波数の各々に対応する複数の前記第１インピーダンスを測定し、複数の高周波数の各々に対応する複数の前記第２インピーダンスを測定し、
前記第２インピーダンスを測定する工程は、前記高周波数として複数の周波数を用いて、複数の前記第２インピーダンスを測定し、
前記演算部は、測定した複数の前記第１インピーダンスから選択した一つの前記第１インピーダンスと測定した複数の前記第２インピーダンスから選択した一つの前記第２インピーダンスとの比を算出する、
ことを特徴とする請求項７乃至９のうちいずれか１項に記載の筋機能評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は神経筋疾患患者の身体の部位の指標を測定し、部位別の骨格筋肉量及び指標に基づいて、筋機能の評価を行う方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
神経筋疾患患者は、健常者と筋組織の状態が異なるため、特異的な評価方法を必要とする。現在は、ＣＴやＭＲＩなどの画像を用いた評価法が用いられている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】斎藤博史著、「筋ジストロフィー症の筋障害CT像」、日本医学放射線学会雑誌、日本医学放射線学会、1991年7月、Vol.51, No.7, p.790- p.798
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの方法は、装置が大きく高額であるため限られた条件でしか使用できない。さらに、ＣＴは被ばくをともなうため侵襲的である。また、ＭＲＩは、撮像コイル内に入る部位の撮影に限られる。
【０００５】
また、前腕、上腕は近接部位の影響により画像上にノイズが混入し、正しい画像解析が困難である。これは、骨はＸ線の吸収係数が大きく、ノイズの原因となりやすいためである。さらに、関節拘縮や側弯がある場合は、撮像中心が身体に対して一定とならないため、撮像上にノイズが混入して正しい画像解析が困難となる。画像解析による組織量の評価ソフトウェアは、その画像が中心軸に対して直交するように撮影されていることを前提としている。そして、大まかには１枚の画像解析結果を撮像間隔で積分したものを足し合わせることで、量として評価している。したがって、拘縮や側弯で中心がずれると、過大評価や過少評価につながってしまうため、正しい計測ができない。
【０００６】
臨床において神経筋疾患患者の筋機能の評価には、例えば上田分類と呼ばれるような機能評価尺度が用いられているが、この尺度の判定は定量的データに基づくものでなく、理学療法士等の所見によるものなので、定性的で、細かい変化への対応は困難である。また、評価者間の誤差も予想される。
【０００７】
従って本発明は上述の課題を解決し、簡便且つ正確に神経筋疾患患者の部位特異的な骨格筋量の減少の程度を評価することができる筋機能評価の方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、低周波数における身体のインピーダンスを第１インピーダンス、高周波数における身体のインピーダンスを第２インピーダンスとし、前記第１インピーダンスと前記第２インピーダンスとの比をインピーダンス比としたとき、神経筋疾患患者における、前記インピーダンス比と筋機能評価との関係を示すデータに基づいて神経筋疾患患者の筋機能を評価する筋機能評価方法であって、神経筋疾患患者の身体表面に接触される一対の電流印加電極と一対の電圧測定電極とから成るインピーダンス測定電極に低周波数の交流電流を印加し、前記第１インピーダンスを測定する工程と、前記インピーダンス測定電極に所定の高周波数の交流電流を印加し、第２インピーダンスを測定する工程と、測定した前記第１インピーダンスと測定した前記第２インピーダンスとに基づいて前記インピーダンス比を算出する工程と、算出した前記インピーダンス比と前記データとに基づいて筋機能評価を得る工程とを備える、ことを特徴とする。
本発明によれば、低周波数の交流電流を印加した際のインピーダンスに対する、高周波数の交流電流を印加した際のインピーダンスの比の算出に基づいて、簡易かつ定量的に筋機能評価を行うことができる。
【０００９】
ここで、前記筋機能評価は、前記評価値と身体の機能を所定の基準によって評価して得られた機能評価尺度であってもよい。このような機能評価尺度としては、例えば、いわゆる上田の分類が該当する。
【００１０】
また、前記筋機能評価は、生体の指標で正規化した筋機能の程度を示す評価値として与えられ、前記データは、神経筋疾患患者における、前記生体の指標と、前記インピーダンス比と、前記評価値との関係を示すものであり、神経筋疾患患者の生体に指標を測定する工程を更に備え、筋機能評価を得る工程は、算出した前記インピーダンス比と、測定された生体の指標と、前記データとに基づいて神経筋疾患患者の評価値を得ることが好ましい。この発明によれば、生体の指標で正規化された評価値を得ることができるので、体型が異なる神経筋疾患患者の筋機能を一律に評価することが可能となる。
【００１１】
上述した筋機能評価方法において、生体の指標に対応づけられた健常者の評価値を用いて神経筋疾患患者の筋機能を評価し、前記筋機能評価を得る工程で得られた評価値と、測定された生体の指標と対応する健常者の評価値との差分である乖離距離を算出する工程とを備えることが好ましい。この発明によれば、健常者の評価値との差分である乖離距離を得ることができるので、健常者との比較によって神経筋疾患患者の筋機能の衰えの程度を評価することができる。しかも、生体の指標によって正規化されているので、適切な評価が可能となる。
【００１２】
上述した筋機能評価方法において、前記筋機能評価は、前記評価値と身体の機能を所定の基準によって評価して得られた機能評価尺度とを含み、前記データは、神経筋疾患患者における、前記生体の指標と、前記インピーダンス比と、前記評価値との関係を示す第１データと、神経筋疾患患者における、前記インピーダンス比と機能評価尺度との関係を示す第２データと、前記機能評価尺度の各段階における神経筋疾患患者の前記評価値の中心値との関係を示す第３データとを含み、筋機能評価を得る工程は、算出した前記インピーダンス比と、測定された生体の指標と、前記第１データとに基づいて神経筋疾患患者の評価値を得る第１工程と、算出した前記インピーダンス比と前記第２データとに基づいて神経筋疾患患者の機能評価尺度を得る第２工程と、前記第２工程で得られた機能評価尺度と前記第３データとに基づいて、当該神経筋疾患患者の属する記機能評価尺度の段階における前記評価値の中心値を得る第３工程とを備え、前記第１工程で得られた神経筋疾患患者の評価値と、前記第３工程で得られた前記評価値の中心値との差分である乖離距離を算出する工程を更に備えることが好ましい。この発明によれば、同じ機能評価尺度であっても神経筋疾患患者の筋機能の衰えの程度を知ることが可能となる。
【００１３】
上述した筋機能評価方法において、前記生体の指標は、体重及び身長の少なくとも一方であることが好ましい。生体の指標には、いわゆるＢＭＩが含まれる。
【００１４】
次に、本発明に係る筋機能評価装置は、一対の電流印加電極と、一対の電圧測定電極とから成り、神経筋疾患患者の身体表面に接触可能なインピーダンス測定電極と、前記インピーダンス測定電極に交流電流を印加する交流電流印加部と、前記交流電流印加部により印加される交流電流の周波数として、低周波数と高周波数とを設定する周波数設定部と、前記低周波数の交流電流の印加時における第１インピーダンス及び高周波数の交流電流の印加時における第２インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記第１インピーダンスと前記第２インピーダンスとの比であるインピーダンス比を算出する演算部と、神経筋疾患患者における、前記インピーダンス比と筋機能評価との関係を示すデータを記憶した記憶部と、算出した前記インピーダンス比と前記データに基づいて前記筋機能評価を得る評価部とを備える、  ことを特徴とする。本発明によれば、低周波数の交流電流を印加した際のインピーダンスに対する、高周波数の交流電流を印加した際のインピーダンスの比の算出に基づいて、簡易かつ定量的に筋機能評価を行うことができる。
【００１５】
また、前記筋機能評価は、前記評価値と身体の機能を所定の基準によって評価して得られた機能評価尺度であってもよい。
あるいは、前記筋機能評価は、生体の指標で正規化した筋機能の程度を示す評価値として与えられ、前記データは、神経筋疾患患者における、前記生体の指標と、前記インピーダンス比と、前記評価値との関係を示すものであり、神経筋疾患患者の生体の指標を測定する測定部を更に備え、前記評価部は、算出した前記インピーダンス比と、測定された生体の指標と、前記データとに基づいて神経筋疾患患者の評価値を得る、ことが好ましい。この発明によれば、生体の指標で正規化された評価値を得ることができるので、体型が異なる神経筋疾患患者の筋機能を一律に評価することが可能となる。
【００１６】
また、上述した筋機能評価装置において、前記周波数設定部は、前記低周波数として複数の周波数を設定し、前記高周波数として複数の周波数を設定し、前記インピーダンス測定部は、複数の低周波数の各々に対応する複数の前記第１インピーダンスを測定し、複数の高周波数の各々に対応する複数の前記第２インピーダンスを測定し、前記第２インピーダンスを測定する工程は、前記高周波数として複数の周波数を用いて、複数の前記第２インピーダンスを測定し、  前記演算部は、測定した複数の前記第１インピーダンスから選択した一つの前記第１インピーダンスと測定した複数の前記第２インピーダンスから選択した一つの前記第２インピーダンスとの比を算出する、ことを特徴とする。この態様によれば、測定条件に応じて最適なインピーダンス値に基づいて正確に筋機能評価を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る筋機能評価装置１００の外観を示す図である。
【図２】図１の筋機能評価装置１００の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】生体の電流経路を電気的等価回路によりモデル化したモデル図である。
【図４】主に筋肉組織を示す電解質組織における周波数別電流経路を示した細胞モデル図である。
【図５】体積とインピーダンスとの関係を説明するためのモデル図である。
【図６】筋萎縮が生じた際の筋組織全体に占める筋の細胞内液量の減少を説明する筋の断面モデル図である。
【図７】大腿部について、ＣＴにより測定した骨格筋肉量と、インピーダンス指標との相関関係を示す図である。
【図８】大腿部について、ＣＴにより測定した骨格筋肉量と、インピーダンス計測値から推定される筋肉量との相関関係を示す図である。
【図９】体重あたりの大腿部骨格筋量及びインピーダンス比と、測定対象の神経筋疾患患者のそれぞれの上田分類による機能評価尺度との相関関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る筋機能評価装置１００の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜A：構成＞
図１は、本実施形態に係る神経筋疾患患者の筋機能評価装置１００の外観を示す図である。本実施形態に係る筋機能評価装置１００は、被測定者である神経筋疾患患者の筋機能を評価する機能だけでなく、公知の方法により神経筋疾患患者の皮下脂肪厚、体重、筋肉量、体脂肪率及び体脂肪量などの肥満に関する情報を測定する機能も備えている。図１に示すように、筋機能評価装置１００は、把持ユニット１０と載台ユニット２０とを備える。把持ユニット１０は、ケーブル２００を介して載台ユニット２０と接続されており、その先端の面には、人体に接触させて筋機能の評価に関する指標の算出、あるいは皮下脂肪厚などの測定を行うための第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）が配置されている。
【００１９】
第１測定電極１２は、第１の電流印加用電極１２a、第２の電流印加用電極１２b、第１の電圧測定用電極１２c及び第２の電圧測定用電極１２dを含む。第１の電流印加用電極１２a及び第２の電流印加用電極１２bは、第１の電圧測定用電極１２cと第２の電圧測定用電極１２dとの間に挟まれるようにして配置される。また、第１の電圧測定用電極１２cは、第１の電流印加用電極１２aに隣り合うように配置され、第２の電圧測定用電極１２dは第２の電流印加用電極１２bに隣り合うように配置される。より具体的には、第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）は、把持ユニット１０の先端の面においてＹ方向に沿って配列され、第１の電圧測定用電極１２cは、第１の電流印加用電極１２aから見てＹ方向の負側に隣り合うように配置され、第２の電圧測定用電極１２dは第２の電流印加用電極１２bから見てＹ方向の正側に隣り合うように配置される。
【００２０】
第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間のＹ方向における距離Ｌは、第１の電圧測定用電極１２cにおけるＹ方向の幅Ｗと、第２の電圧測定用電極１２dにおけるＹ方向の幅Ｗとの和よりも小さくなるように値に設定されている。本実施形態では、各測定電極の寸法は同じ値に設定されており、第１の電圧測定用電極１２cにおけるＹ方向の幅Ｗと、第２の電圧測定用電極１２dにおけるＹ方向の幅Ｗとは同じ値である（つまりＬ＜２Ｗ）。また、本実施形態では、各測定電極間のＹ方向の距離は等しくなるように設定されており、その値は、ひとつの測定電極におけるＹ方向の幅Ｗの値に等しい（つまりＬ＝Ｗ）。ここでは、ひとつの測定電極におけるＹ方向の幅Ｗの値は５ｍｍに設定されている。
【００２１】
載台ユニット２０は、外観上に、表示部１３と、入力部（１４a，１４b，１４c，１４d）と、第２測定電極２３（２３a，２３b，２３c，２３d）とを備える。第２測定電極２３は、被測定者の足に接触させて被測定者の体脂肪率等の測定を行うための電極である。第２測定電極２３は、第３の電流印加用電極２３a、第４の電流印加用電極２３b、第３の電圧測定用電極２３c及び第４の電圧測定用電極２３dを含む。第３の電流印加用電極２３aと第４の電流印加用電極２３bとは、互いにＸ方向に離れた位置に配置される。より具体的には、第３の電流印加用電極２３aは被測定者の左足が載せられる位置に対応して配置され、第４の電流印加用電極２３bは被測定者の右足が載せられる位置に対応して配置される。また、第３の電圧測定用電極２３cは、第３の電流印加用電極２３aから見てＹ方向の正側に隣り合うように配置され、被測定者の左足が載せられる位置に対応して配置される。第４の電圧測定用電極２３dは、第４の電流印加用電極２３bから見てＹ方向の正側に隣り合うように配置され、被測定者の右足が載せられる位置に対応して配置される。
【００２２】
入力部（１４a，１４b，１４c，１４d）は、設定キー１４aと、アップキー１４bと、ダウンキー１４cと、スタートキー１４dとを含む。ここで、アップキー１４b及びダウンキー１４cは、情報の選択や数値の切り替えを行い、設定キー１４aは、選択した情報や切り替えた数値の設定をする。本実施形態では、設定キー１４a、アップキー１４b及びダウンキー１４cを操作することにより、被測定者の性別、年齢、身長等の身体特定情報の入力が可能となっている。スタートキー１４dは、一連の測定のために載台ユニット２０に対して電力供給を開始させるための手段である。
【００２３】
図２は、本実施形態に係る筋機能評価装置１００の詳細な構成を示すブロック図である。図２に示すように、載台ユニット２０は、前述の表示部１３、入力部１４及び第２測定電極２３の他、第１電圧測定部２１と、Ａ／Ｄ変換部２２と、第１電流発生部２４と、第２電流発生部２８と、第２電圧測定部３２と、Ａ／Ｄ変換部３３と、重量測定部３６と、メモリ部７と、演算部１５と、電源部１６と、制御部１１とを備える。
【００２４】
制御部１１は、筋機能評価装置１００の全制御を行う手段である。制御部１１には、メモリ部７、表示部１３、入力部１４、演算部１５、電源部１６、Ａ／Ｄ変換部２２、第１電流発生部２４、第２電流発生部２８、Ａ／Ｄ変換部３３が接続される。
【００２５】
メモリ部７は、ＲＡＭ８とＲＯＭ９とを備えている。ＲＡＭ８は、入力部１４によって入力される性別、身長、年齢などの身体特定情報、測定データ及び演算結果等を一時的に格納する手段である。また、ＲＯＭ９は、装置の制御用プログラム、予め設定した筋量評価に関する指標の演算式、判別プログラム、体脂肪に関する指標の演算式及び判別プログラム、並びにインピーダンス測定時に印加に印加する交流電流の周波数等を記憶している。演算部１５は、インピーダンス、筋機能評価、又は体脂肪に関する指標を演算する手段である。
【００２６】
第１電流発生部２４は、把持ユニット１０における第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間に流れる交流電流を出力する手段である。第１電流発生部２４は、基準電流検出部２５、交流電流発生部２６及び周波数設定部２７を備えている。制御部１１は、周波数設定部２７を制御し、予め決められた周波数を設定する。また、基準電流検出部２５は、被測定者に流れる電流を検出して、基準電流検出信号として交流電流発生部２６に出力する。交流電流発生部２６は、前記基準電流検出信号に基づく電流値を有し、前記設定された周波数の交流電流を発生させる。この交流電流が前記第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bにより被験者に印加される。
本実施形態では、第１電流発生部２４から出力される交流電流の周波数は、測定目的に応じて複数の値に設定可能であり、例えば、皮下脂肪厚測定の際には５０kHzに設定される。また、後述するように、筋機能評価の際には、低周波数として５kHz、高周波数として２５０kHzに設定される。
【００２７】
第１電圧測定部２１は、第１の電圧測定用電極１２cと第２の電圧測定用電極１２dとの間の電圧を測定する手段である。第１電圧測定部２１により測定されたアナログの電位差信号は、Ａ／Ｄ変換部２２においてデジタル信号に変換され、制御部１１に入力される。
【００２８】
第２電流発生部２８は、第３の電流印加用電極２３aと第４の電流印加用電極２３bとの間に流れる交流電流を出力する手段である。第２電流発生部２８は、基準電流検出部２９、交流電流発生部３０及び周波数設定部３１を備えている。制御部１１は、周波数設定部３１を制御し、予め決められた周波数を設定する。また、基準電流検出部２９は、被測定者に流れる電流を検出して、基準電流検出信号として交流電流発生部３０に出力する。交流電流発生部３０は、前記基準電流検出信号に基づく電流値を有し、前記設定された周波数の交流電流を発生させる。この交流電流が前記第３の電流印加用電極２３aと第４の電流印加用電極２３bにより被測定者に印加される。
本実施形態では、第２電流発生部２８から出力される交流電流の周波数は、測定目的に応じて複数の値に設定可能であり、例えば、体脂肪測定の際には５０kHzに設定される。
【００２９】
第２電圧測定部３２は、第３の電圧測定用電極２３cと第４の電圧測定用電極２３dとの間の電圧を測定する手段である。第２電圧測定部２３により測定されたアナログの電位差信号は、Ａ／Ｄ変換部３３においてデジタル信号に変換され、制御部１１に入力される。
【００３０】
重量測定部３６は、載台ユニット２０に乗った被測定者の重量を測定して重量データを出力する手段である。電源部１６は、載台ユニット２０の電気系統各部に電力を供給する手段である。
【００３１】
＜B：筋機能評価の手法＞
本実施形態の筋機能評価装置は、従来の体組成計と同様に、把持ユニット１０を用いた皮下脂肪厚測定、載台ユニット２０を用いた体重測定及び体脂肪測定が可能である。さらに、これらの機能に加えて、筋機能評価が可能になっている。以下、本実施形態における筋機能評価の手法について説明する。
【００３２】
まず、図３から図５を用いて生体電気インピーダンス法について説明する。図３は生体の電流経路を電気的等価回路によりモデル化したモデル図であり、図４は主に筋肉組織を示す電解質組織における周波数別電流経路を示した細胞モデル図である。また、図５は体積とインピーダンスとの関係を説明するためのモデル図である。
【００３３】
生体組織において、除脂肪組織のほとんどは電解質を多く含む体水分であり、電気が流れやすく、脂肪組織や骨は電解質をほとんど含まない非電解質組織であると考えられる。したがって、除脂肪組織である筋肉組織は電解質であり、脂肪組織である皮下脂肪及び内臓脂肪は非電解質組織であると言える。
【００３４】
よって、被測定者の例えば左下肢を第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bに接触させたときの電流経路は、皮下脂肪組織より流入し、脂肪組織よりも電気伝導度の高い筋肉組織に流れると考えられる。つまり、図３に示すように、筋肉組織を回路Ｘとしてモデル化することができる。回路Ｘは前述の電解質組織の電気的等価回路を示すものであり、細胞内液抵抗及び細胞膜容量から成る直列部と、細胞外液抵抗との並列回路により表される。
【００３５】
ここで、回路Ｘは電解質組織を細胞レベルでモデル化したものであり、図４に示すように電解質組織は細胞内液を細胞膜で覆った筋細胞と、細胞の外側に存在する細胞外液(結合組織を含む)とから成る。細胞内液及び細胞外液は抵抗として働き、細胞膜は絶縁体と考えられる。細胞膜は脂質二重層で形成されるため容量性を有することから、直流電流に近い低周波数の電流の場合は電気的に絶縁体となり、細胞膜及び細胞内液に電流は流れない。しかし、周波数を高くしていくと細胞膜を通して細胞内液にも電流が流れるといえる。よって、細胞膜をコンデンサ、細胞内液を抵抗及び細胞外液を抵抗として、前述の電気的等価回路を示すことができる。
【００３６】
図３に示したモデルにおいて、直流電流を用いた場合には、点線で示すように、細胞外液抵抗（筋細胞組織においては、結合組織）を電流経路とするために、計測値にも細胞外液の情報が反映される。しかし、十分な周波数の交流電流を用いた場合には、破線で示すように、細胞外液抵抗と細胞内液抵抗と細胞膜容量を電流経路とするために、計測値にも細胞外液と細胞内液の情報が反映され、周波数が上がるにつれ、細胞膜容量の影響が低下するため、細胞内液抵抗の情報がより多く反映されることになる。従って、電流の周波数を高くするに伴い、求めるインピーダンスへの筋細胞の反映度合が高くなる。
【００３７】
インピーダンスＺの定義は、図５に示すような体積Ｖ、抵抗率ρΩｍ、断面積Ａ、長さｌの物質のモデルを考えると、インピーダンスＺ＝ρ・ｌ／Ａとなる。したがって、体積ＶはＡ・ｌで表されるので、体積Ｖ＝Ａ・ｌ＝ρ・ｌ２／Ｚで表される。上述したように、生体に交流電流を印加する場合、低周波数領域においては、脂質二重層で形成される細胞膜によるコンデンサには電流がほとんど流れず、印加電流はそのほとんどが細胞外液を流れる。すなわち、低周波数で計測された生体電気インピーダンス値を前記体積の式に当てはめた場合には、得られる体積の値は、細胞外液の体積の値であると言える。一方、高周波数領域においては、細胞膜によるコンデンサ成分は無視することができる。したがって、高周波数で計測された生体電気インピーダンス値を前記体積の式に当てはめた場合には、その値は細胞内液を含む全筋組織の体積の値であると言える。
【００３８】
ここで、筋萎縮と呼ばれる筋細胞が細くなる現象を考えると、図６に示す筋細胞の断面図から分かるように、組織全体に占める細胞内液量が減少し、細胞外液量が増加する。つまり、組織全体に占める筋細胞の体積の比率が低下することになる。これを、前記体積の式で表すと次のようになる。
Ｚ高周波数／Ｚ低周波数＝(ρ高周波数・ｌ２／Ｖ高周波数) ／(ρ低周波数・ｌ２／Ｖ低周波数)
＝(ρ高周波数・Ｖ低周波数) ／(ρ低周波数・Ｖ高周波数)
となる。したがって、上述したように高周波数領域の場合にはインピーダンスは組織全体のインピーダンス値となり、低周波数領域の場合にはインピーダンスは組織外液のインピーダンス値となるので、低周波数の場合の抵抗率と高周波数の場合の抵抗率がほぼ同じとすると、上記式は以下のように表すことができる。
Ｚ高周波数／Ｚ低周波数≒(ρ組織全体・Ｖ組織外液) ／(ρ組織外液・Ｖ組織全体)≒Ｖ組織外液／Ｖ組織全体
但し（０＜Ｚ高周波数／Ｚ低周波数＜１）
つまり、低周波数と高周波数で計測した生体電気インピーダンス値の比は、対象組織に占める細胞外液量の比率となることが分かる。筋萎縮が進むと、上述したように細胞外液量が増加する。したがって、上記の式で表されるインピーダンス比は１に近づくと考えられる。
【００３９】
図７に、大腿部について、ＣＴにより測定した骨格筋肉量と、上記インピーダンス比との相関関係を示す。図７において、縦軸はＣＴによる大腿部骨格筋量の積算値であり、横軸はインピーダンス比である。測定に使用した周波数は、高周波数を２５０ｋＨｚ、低周波数を５ｋＨｚとした。なお、ここで大腿部骨格筋量とは、大腿骨中央から上下７ｃｍ、計１４ｃｍ範囲の骨格筋量である。
【００４０】
図７に示すように、ＣＴによる大腿部骨格筋量とインピーダンス比との間には負の相関関係が見られ、相関係数Ｒ＝０．９０３と高い相関が得られた。
【００４１】
図８に、大腿部について、ＣＴにより測定した骨格筋肉量と、インピーダンス計測値から推定される筋肉量との相関関係を示す。図８において、縦軸はＣＴによる大腿部骨格筋量の積算値であり、横軸はインピーダンス計測値から推定される筋肉量である。なお、ここで大腿部骨格筋量とは、図７の場合と同様に、大腿骨中央から上下７ｃｍ、計１４ｃｍ範囲の骨格筋量である。また、インピーダンス計測値から推定される筋肉量は、次のような筋肉量の推定式を用いた。
ＭＭ＝ａ×Ｈｔ２／ＺＩＣＷ＋ｂ×Ｗｔ＋ｃ×Ａｇｅ＋ｄ
ここで、ＭＭ：被測定者の推定筋肉量、Ｈｔ：被測定者の身長、Ｗｔ：被測定者の体重、
Ａｇｅ：被測定者の年齢、ＺＩＣＷ：被測定者の細胞内液抵抗、ａ,ｂ,ｃ,ｄ：係数である。測定に使用した周波数は、高周波数を２５０ｋＨｚ、低周波数を５ｋＨｚとした。
【００４２】
図８に示すように、ＣＴによる大腿部骨格筋量とインピーダンス計測値から推定される筋肉量との間には正の相関関係が見られ、相関係数Ｒ＝０．９５と高い相関が得られた。
【００４３】
以上のように、ＣＴによる大腿部骨格筋量と上記インピーダンス比、又は、上記インピーダンス計測値から推定される筋肉量との間には高い相関関係があるため、本実施形態の筋機能評価装置１００によりインピーダンス比を求めることにより、経時的な骨格筋量の変化を追跡したり、ＣＴによる測定が不可な部位についても骨格筋量を推定することができる。そして、このようにして推定した骨格筋量は、他被験者との比較や、変化傾向において、医師診療所見との一致が認められることが明らかになっている。
【００４４】
そこで、本実施形態においては、機能評価尺度として上田分類を用い、上田分類により１〜８の尺度で評価される神経筋疾患患者の体重あたりの大腿部骨格筋量を計測すると共に、本実施形態の筋機能評価装置１００によりインピーダンス比を求めた。図９は、縦軸に体重あたりの大腿部骨格筋量をとり、横軸にインピーダンス比をとって、測定対象の神経筋疾患患者のそれぞれの尺度をプロットしたものである。
【００４５】
ここで、上田分類とは、神経筋疾患患者の症状（機能評価）を以下のように１〜８の尺度で評価する。
１  階段昇降可能（手の介助なし、手の膝おさえ）
２  階段昇降可能（片手手すり、片手手すり＋片手膝おさえ）
３  椅子から起立可能
４  歩行可能
５  四つ這い
６  ずり這い
７  座位保持可能
８  座位保持不可能（支持があれば座位保持可能、常時ベッド上で生活）
【００４６】
図９に示すように、上田分類による機能評価尺度と計測値との間には、以下のような関係があることがわかる。
（１）インピーダンス比が０．６〜０．７５である場合
体重あたりの大腿部骨格筋量が２０〜２５となり、上田分類による機能評価尺度が１又は２
（２）インピーダンス比が０．７５〜０．８２である場合
体重あたりの大腿部骨格筋量が１８〜２０となり、上田分類による機能評価尺度が３又は４
（３）インピーダンス比が０．８２〜０．９である場合
体重あたりの大腿部骨格筋量が１２〜１８となり、上田分類による機能評価尺度が５
（４）インピーダンス比が０．９〜１．０である場合
体重あたりの大腿部骨格筋量が０〜１２となり、上田分類による機能評価尺度が６以上
したがって、ＣＴによって大腿部骨格筋量を計測しなくても、インピーダンス比に基づいて体重当たりの大腿部骨格筋量や機能評価尺度といったの筋機能評価が可能となる。なお、体重当たりの大腿部骨格筋量は、生体の指標の一種である体重によって正規化した筋機能の程度を示す評価値である。
【００４７】
そこで、本実施形態の筋機能評価装置は、このようなインピーダンス比と体重あたりの大腿部骨格筋量との関係を第１データと、インピーダンス比と機能評価尺度との関係を示す第２データとをＲＯＭ９に記憶し、第１データ又は第２データと神経筋疾患患者の身体の部位のインピーダンス測定結果とを用いて、筋機能評価が表示されるように構成した。
【００４８】
なお、上述した例では、測定部位として大腿部を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、四肢別（左右別の脚部、腕）、部位別（大腿、下腿、上腕、前腕）、上下肢別（脚、腕）ごとに上述した方法と同様な方法で測定を行い、データして記憶しておくことにより、あらゆる部位ごとにインピーダンスの測定を行うだけで筋機能評価を得ることができる。
【００４９】
＜C：筋機能評価装置の動作＞
次に筋機能評価装置１００の動作を図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５０】
スタートキー１４dを押して筋機能評価装置１００の電源がオンされると、装置の初期設定が行われると共に、測定モードを選択させるメッセージが表示部１３にされる（ステップＳ１）。操作者は、設定キー１４a、アップキー１４b及びダウンキー１４cを用いて測定モードを設定する。
【００５１】
筋機能評価モードが選択されたかどうかを判断し（ステップＳ２）、筋機能評価モード以外の他のモードが選択された場合には各モードの処理へ移行する。図１１のフローチャートでは説明を簡単するために、筋機能評価モードが選択されるまで待機するように記載している。
【００５２】
筋機能評価モードが選択された場合には、重量測定部３６により体重を測定する（ステップＳ３）。なお、神経筋疾患患者の症状により筋機能評価装置１００での体重の測定が困難な場合には、他の装置で体重を測定し、筋機能評価装置１００に入力するようにしてもよい。
【００５３】
周波数設定部２７において５ｋＨｚの低周波数を設定し、５ｋＨｚの交流電流を基準電流検出部２５を介して交流電流発生部２６から第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bに印加する。そして、その際のインピーダンスを測定する（ステップＳ４）。
【００５４】
５ｋＨｚの交流電流を印加した際のインピーダンスの測定が終了した場合には、低周波数の場合と同様に、周波数設定部２７において２５０ｋＨｚの高周波数を設定し、２５０ｋＨｚの交流電流を基準電流検出部２５を介して交流電流発生部２６から第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bに印加する。そして、その際のインピーダンスを測定する（ステップＳ５）。
【００５５】
５ｋＨｚの交流電流を印加した際のインピーダンスＺ５と、２５０ｋＨｚの交流電流を印加した際のインピーダンスＺ２５０の測定が終了した場合には、これらのインピーダンスの比であるＺ２５０／Ｚ５を演算部１５において算出する（ステップＳ６）。
【００５６】
また、演算部１５は算出したインピーダンス比と、上記体重の値とを用いて、次式により体重当たりの筋肉量を算出する（ステップＳ７）。
ＭＭ／Ｗt＝ｋ１＋ｋ２×Ｚ２５０／Ｚ５
ここで、ＭＭは筋肉量、Ｗtは体重、Ｚ２５０は周波数２５０kＨｚ時のインピーダンス、Ｚ５は周波数５kＨｚ時のインピーダンス、ｋ１、ｋ２は係数である。上述した式は第１データとしてＲＯＭ９に記憶されている。
【００５７】
以上の工程により、神経筋疾患患者の部位（本実施形態では大腿部）の体重当たりの骨格筋肉量が推定された。体重当たりの骨格筋肉量は、筋機能の程度を示す指標の一つである。さらに、制御部１１は、ＲＯＭ９に記憶されたインピーダンス比と機能評価尺度との関係を示す第２データを参照して、神経筋疾患患者の筋機能評価尺度を判定する（ステップＳ８）。
【００５８】
体重当たりの骨格筋肉量や筋機能評価尺度といった筋機能評価が終了した場合には、筋機能評価の結果を表示部１３に表示する（ステップＳ９）。その後、一定時間、さらに筋機能評価モードを選択するか否かを表示部１３に表示する（ステップＳ１０）。筋機能評価モードが選択された場合には、低周波数によるインピーダンス測定からの処理を繰り返す（ステップＳ３〜Ｓ９）。一定時間に筋機能評価モードが選択されない場合には、電源をオフして処理を終了する。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、これまで画像法によっても推定が不可能であった体部位（例えば、上肢や拘縮した下肢）の評価も含めて、非侵襲、安価、簡便、定量的に神経筋疾患患者の部位別骨格筋肉量の評価を行うことができる。非侵襲であるため、進行の早い段階であってもより頻繁な評価が可能となり、細かな対応へ繋げられると考えられる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、把持ユニット１０による測定が可能なので、小児への適用も容易である。また、装置の構成が簡易なため、頻繁な測定が可能であり、例えば、投薬などの治療の効果も細かに定量的に知ることができる。さらには、大腿や下腿など、細かい部位別に筋機能を知ることで、歩行や体支持に対し、より具体的な対策が可能となる。また、予算や場所のない小規模病院レベルでも使用が可能で、医療における格差が減少すると考えられる。同様にベッドサイドでの計測も可能であり、移動困難な患者に対する被験者、医療スタッフの負担軽減を図ることが可能となる。
【００６１】
＜D：変形例＞
（１）上述した実施形態では、把持ユニット１０を用いて筋機能評価尺度の判定をする例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。被測定者の足裏を接触させて測定を行う第３の電流印加用電極２３aと第４の電流印加用電極２３bに、第２電流発生部２８から交流電流を印加する際に、上述した実施形態と同様に高周波数と低周波数の交流電流を印加し、それぞれのインピーダンスを測定してインピーダンス比Ｚ２５０／Ｚ５を算出するようにしてもよい。また、上述した実施形態と本変形例２を合わせて、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２b、及び、第３の電流印加用電極２３aと第４の電流印加用電極２３bのいずれにも高周波数と低周波数の交流電流を印加し、それぞれのインピーダンスを測定してインピーダンス比Ｚ２５０／Ｚ５を算出するようにしてもよい。
【００６２】
（２）上述した実施形態においては、本発明を体組成計に適用し、筋機能評価モードが選択された際に、筋機能評価尺度を判定する例について説明したが、本発明はこのような場合に限定されるものではない。本実施形態の装置を用いて、体重測定、体脂肪測定、皮下脂肪測定等を行う際に、同時に高周波数と低周波数の交流電流を印加し、それぞれのインピーダンスを測定してインピーダンス比Ｚ２５０／Ｚ５を算出しておき、それぞれの測定値の表示と共に、筋機能評価尺度の判定結果を表示するようにしてもよい。
【００６３】
（３）上述した実施形態においては、把持ユニットを備えた体組成計タイプの装置に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、腹部前部の皮下脂肪を測定する装置など、生体電気インピーダンスを測定して各種の計測を行う装置に適宜適用可能である。
【００６４】
（４）上述した実施形態及び変形例においては、体重を生体の指標の一種とし、生体の指標で大腿部の骨格筋肉量を正規化したが、本発明はこれに限定されるものではなく、生体の指標であればどのようなものを用いて筋機能の程度を正規化して評価値を得てもよい。例えば、身長やＢＭＩ（Bodey Mass Index：体重／身長２）を生体の指標として用いてもよい。この場合、重量測定部３６の替わりに生体の指標を測定する測定部を用いればよい。
【００６５】
（５）上述した実施形態及び変形例においては、大腿部の筋肉量と体重の比と、インピーダンス比Ｚ２５０／Ｚ５との相関を示すデータに基づいて筋機能の判定を行う例について説明したが、体の他の複数部位について同様な測定を行い、部位を総合した体全体としての筋機能の判定を行うようにしてもよい。
【００６６】
（６）上述した実施形態及び変形例において、生体の指標（例えば、体重及び身長の少なくとも一方）と健常者の評価値（例えば、大腿部の骨格筋肉量）との関係を示す対比データをＲＯＭ９に予め記憶しておく。そして、制御部１１は、対比３データを参照して、測定された神経筋疾患患者の生体の指標に対応する健常者の評価値を特定し、神経筋疾患患者の評価値と健常者の評価値との差分を乖離距離として算出し、乖離距離を表示部１３に表示するようにしてもよい。この場合は、健常者との比較によって神経筋疾患患者の筋機能の衰えの程度を知ることが可能となる。
【００６７】
（７）上述した実施形態及び変形例において、機能評価尺度の各段階における神経筋疾患患者の評価値（例えば、体重で正規化された大腿部の骨格筋肉量）の中心値との関係を示す第３データをＲＯＭ９に予め記憶しておく。そして、制御部１１は、第３データを参照して、神経筋疾患患者の属する機能評価尺度の段階における評価値の中心値を特定し、判定した神経筋疾患患者の評価値と、特定した評価値の中心値との差分を乖離距離として算出し、乖離距離を表示部１３に表示するようにしてもよい。この場合は、同じ機能評価尺度であっても神経筋疾患患者の筋機能の衰えの程度を知ることが可能となる。
【００６８】
（８）上述した実施形態及び変形例においては、低周波数として５ｋＨｚ、高周波数として２５０ｋＨｚの交流電流を用いた例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、適宜変更可能である。さらに、上述した実施形態においては、低周波数、高周波数、それぞれ一種類の周波数の交流電流を用いた例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。低周波数、高周波数、それぞれにおいて複数の周波数の交流電流を用い、インピーダンス比を算出する際に適宜好適な周波数時のインピーダンス値を用いてもよい。
なお、機能評価尺度の例としては、上述した上田分類の他にも、種々の分類等を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６９】
７…… メモリ部、８…… ＲＡＭ、９…… ＲＯＭ、１０…… 把持ユニット、１１…… 制御部、１２…… 第１測定用電極、１２ａ…… 第１の電流印加用電極、１２ｂ…… 第２の電流印加用電極、１２ｃ…… 第１の電圧測定用電極、１２ｄ…… 第２の電圧測定用電極、１３…… 表示部、１４…… 入力部、１４ａ…… 設定キー、１４ｂ…… アップキー、１４ｃ…… ダウンキー、１４ｄ…… スタートキー、１５…… 演算部、１６…… 電源部、２０…… 載台ユニット、２１…… 第１電圧測定部、２２…… Ａ／Ｄ変換部、２３…… 第２測定用電極、２３ａ…… 第３の電流印加用電極、２３ｂ…… 第４の電流印加用電極、２３ｃ…… 第３の電圧測定用電極、２３ｄ…… 第４の電圧測定用電極、２４…… 第１電流測定部、２８…… 第２電流測定部、３２…… 第２電圧測定部、３３…… Ａ／Ｄ変換部、３６…… 重量測定部、１００…… 筋機能評価装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013183767.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013183767.tif 000011
【図１０】
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